(57)【要約】【課題】高架橋において、列車などの車両通過時に発生する振動のうち特に２０Ｈｚ前後の振動周波数を抑制すること。【解決手段】高架橋１において、板材５が、炭素繊維複合材製の板材であり、片持梁３４とレール８、まくらぎ７およびバラスト道床６との間に位置するとともに、隣接する単位高架橋３の片持梁３４に掛け渡されている。このことにより列車が通過する際に片持梁３４が跳ね上がって上方へ移動するのを板材５が防止する。この際、従来のような補強工による振動対策を施した高架橋においては抑制することが困難だった２０Ｈｚ前後の振動周波数の振動を抑制することができる。【選択図】図１
2006083616.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端に片持梁を有するラーメン構造の単位高架橋を所定の間隔で連続して設置し、設置された単位高架橋によって車両が走行する走行路を支持するよう構成した高架橋の防振構造であって、
前記隣接する単位高架橋の片持梁に掛け渡され、前記走行路を通過する前記車両の荷重によって前記隣接する単位高架橋の片持梁それぞれと一体となって前記片持梁の上方への移動を抑制する抑制部材を備えること
を特徴とする高架橋の防振構造。
【請求項２】
請求項１に記載の高架橋の防振構造において、
前記抑制部材は、前記片持梁を構成する材料と同等以上の剛性を有する材料にて構成された板材であり、前記隣接する単位高架橋の片持梁に対して固定されていないことを特徴とする高架橋の防振構造。
【請求項３】
請求項１に記載の高架橋の防振構造において、
前記抑制部材は、前記片持梁を構成する材料と同等以上の剛性を有する材料にて構成された板材であり、前記隣接する単位高架橋の片持梁のうちの一方にのみ固定されていることを特徴とする高架橋の防振構造。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れかに記載の高架橋の防振構造において、
前記抑制部材は、複数の細長く形成された部材を平行に並べた構成を有していることを特徴とする高架橋の防振構造。
【請求項５】
請求項３に記載の高架橋の防振構造において、
前記抑制部材は、複数の細長く形成された部材を平行に並べた構成を有しており、
前記複数の部材は、前記隣接する単位高架橋の片持梁のうちの一方にのみ一つおきに固定され、残りの部材が他方の片持梁にのみ固定されていることを特徴とする高架橋の防振構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高架橋において列車などの車両通過時に発生する振動のうち所定の振動周波数を抑制する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
両端に片持梁を有するラーメン構造の単位高架橋を所定の間隔で連続して設置した高架橋が知られている。このような高架橋においては、通過する列車等の車両荷重の急激な乗り移りによってその高架橋の端部に発生する衝撃力や、隣接する高架橋間の片持梁における固有振動数によって励起される共振によって振動が発生する。そこで、上述のような振動を低減させる対策が様々に実施されている。一例を挙げると、車両の軽量化などの車両に関する振動対策や、有道床まくらぎの採用およびバラストマットの採用などの軌道に関する振動対策、各種の高架橋の片持梁に関する振動対策などである。
【０００３】
このうち高架橋の片持梁に関する振動対策としては、次のような対策が挙げられる。すなわち、隣接する単位高架橋の片持梁同士を結合させることや、単位高架橋の片持梁を隣接する高架橋の支柱に取り付けた補強工によって支持することなどである（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００２−０６９９２５号公報（第２頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述のような補強工による振動対策を施した高架橋においては、列車などの車両の通過時に発生する振動のうち、特に２０Ｈｚ前後の振動周波数の振動を抑制することが困難であった。
【０００５】
本発明は、このような不具合に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、高架橋において、列車などの車両通過時に発生する振動のうち特に２０Ｈｚ前後の振動周波数を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するためになされた請求項１に係る高架橋（１：この欄においては、発明に対する理解を容易にするため、必要に応じて「発明を実施するための最良の形態」欄で用いた符号を付すが、この符号によって請求の範囲を限定することを意味するものではない。）は、両端に片持梁（３４）を有するラーメン構造の単位高架橋（３）を所定の間隔で連続して設置し、それら設置された単位高架橋によって列車などの車両（１００）が走行する軌道などの走行路（８）を支持するよう構成した高架橋の防振構造であって、隣接する単位高架橋の片持梁に掛け渡された抑制部材（５）が、走行路を通過する車両の荷重によって隣接する単位高架橋の片持梁それぞれと一体となって片持梁の上方への移動を抑制することを特徴とする。
【０００７】
このような本発明によれば、車両が通過する際に片持梁が跳ね上がって上方へ移動するのを抑制部材が次のように防止する。すなわち、車両が通過した際には、車両荷重によって走行路が下方へ押され、その押された走行路によって上述の抑制部材が下方に押される。このように抑制部材が下方に押されると、下方に押された抑制部材が単位高架橋の片持梁と圧着して高架橋の延長方向にずれにくくなる。つまり、抑制部材と片持梁それぞれととが圧着して一体となり、あたかも一つの両持梁のような状態となる。すると、これら抑制部材と片持梁とが、車両の通過に伴って発生する上下方向の振動を受け止め、片持梁が跳ね上がる際に発生する振動を抑制する。この際、従来のような補強工による振動対策を施した高架橋においては抑制することが困難だった２０Ｈｚ前後の振動周波数の振動を抑制するという、本発明特有の効果を奏する。
【０００８】
また、本発明によれば、高架橋の片持梁に関する各種振動対策を行う必要がないので、各単位高架橋には穿孔や切削などの加工を施す必要がない。このことにより、従来の高架橋の片持梁に関する各種振動対策のように高架橋に悪影響を及ぼす可能性がなく、経年劣化のおそれがない。したがって、定期的にメンテナンスをしなくても、その防振効果を維持できる防振構造とすることができる。
【０００９】
また、本発明によれば、上述のように走行路に対する振動対策ではないため、走行路に対して実施している日常のメンテナンス作業に支障をきたすことがない。
また、本発明によれば、抑制部材が片持梁と走行路との間に位置するので、上述のような補強工による高架橋の片持梁に関する各種振動対策によって高架橋下の空間が利用されている場合でも実施することができる。
【００１０】
上記抑制部材については、片持梁を構成する材料と同等以上の剛性を有する材料にて構成された板材であり、隣接する単位高架橋の片持梁に対して固定されていないことが考えられる（請求項２）。ここで、「片持梁を構成する材料と同等以上の剛性を有する材料」としては、片持梁が鉄筋コンクリート製であることが多いことから、鉄筋コンクリートや、鉄筋コンクリートと同等以上の剛性を有する炭素繊維複合素材、鉄などが挙げられる。
【００１１】
このようにすれば、車両の通過時以外の場合には、抑制部材が単位高架橋の片持梁に固定されないため、隣接する単位高架橋の片持梁同士は一体とはならず、温度変化等によって片持梁に伸縮が発生しても片持梁や抑制部材に残留応力が発生することがないので、高架橋に悪影響を及ぼす可能性がない。
【００１２】
また、抑制部材は、隣接する単位高架橋の片持梁のうちの一方にのみ固定されていることが考えられる（請求項３）。このようにすれば、上述のような跳ね上がりを防止する効果を維持しながら、抑制部材が振動によってずれるのを防ぐことができる。
【００１３】
ところで、（イ）上述の抑制部材については、一つの部材として構成することが考えられる。また、（ロ）上述の抑制部材については、例えば６つなど複数の細長く形成された部材を平行に並べた構成を有することが考えられる（請求項４）。このように抑制部材を複数の部材によって構成すれば、抑制部材を一つの部材として構成する場合に比べて、各部材を軽量化でき、その施工が容易となる。
【００１４】
さらに、抑制部材が上述のような複数の部材で構成されている場合には、その複数の部材が、隣接する単位高架橋の片持梁のうちの一方にのみ一つおきに固定され、残りの部材が他方の片持梁にのみ固定されていることが考えられる（請求項５）。このようにすれば、車両の通過後の残留振動を抑制するとともに、残留振動を早期に減衰させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に本発明の実施形態を図面とともに説明する。
［第一実施形態］
図１（ａ）は、第一実施形態の高架橋１を示す概略説明図（１）である。また、図１（ｂ）は、第一実施形態の高架橋１を示す概略説明図（２）であり、図１（ｃ）は、第一実施形態の板材５を示す説明図であり、図２は、列車荷重によって高架橋１の支柱３１の直下地盤２００に発生した振動数（Ｈｚ）と加速度（ｇａｌ）との関係を示した説明図であり、図３(ａ)は、第一実施形態の板材５が隣接する単位高架橋３の片持梁３４に掛け渡されている様子を示す説明図である。
【００１６】
［高架橋１の構成の説明］
高架橋１は、図１（ａ）に示すように、両端に片持梁を有するラーメン構造の単位高架橋３を所定の間隔で連続して設置し、これら隣接する単位高架橋３の上部に路盤４、板材５、バラスト道床６、まくらぎ７、レール８を設置した構成を有しており、列車１００が走行するのに利用される(図１（ｂ）参照)。
【００１７】
このうち、単位高架橋３は、高架橋１の延長方向に沿って配置された複数の支柱３１の上部を梁３２によって連結した構成を有している。これら支柱３１は、その下部が直下地盤２００に埋設されている。また、梁３２の両端には、隣接する単位高架橋３へ向けて延出する片持梁３４が形成されている。なお、本実施形態では、単位高架橋３における一方の片持梁３４の先端から他方の片持梁３４の先端までの長さは約２４ｍである。
【００１８】
なお、上述の単位高架橋３の各部構成については、公知技術に従っているのでここでは詳細な説明は省略する。
また、路盤４は、高架橋１の延長方向に長く形成されたゴム製のマットであり、片持梁３４に掛け渡された板材５とともに、隣接する単位高架橋３の梁３２および片持梁３４の上面に設置されている。
【００１９】
また、板材５は、図１（ｃ）に示すように、細長く形成された炭素繊維複合材製の板材であり、片持梁３４とレール８、まくらぎ７およびバラスト道床６との間に路盤４とともに位置するとともに、隣接する単位高架橋３の片持梁３４に掛け渡されている。なお、本実施形態の板材５は、上述のように隣接する単位高架橋３の片持梁３４に掛け渡された状態における高架橋１の延長方向の長さが約３ｍ以上に形成されている（図１（ｃ）参照）。また、板材５は、隣接する片持梁３４の一方にその一部５ａが接着されている（図３（ａ）参照）。なお、図３（ａ）では、板材５における片持梁３４に接着された部位を破線によるハッチングにて図示している。このことは図３（ｂ）〜図３（ｄ）においても同様である。
【００２０】
なお、板材５は抑制部材に該当する。
また、バラスト道床６は、図１（ｂ）に示すように、路盤４上に砕石等のバラストを敷設し、台形等の所定断面形状の床状構造となるように締固め、高架橋１の延長方向に延設することにより形成されている。
【００２１】
また、まくらぎ７は、図１（ａ）に示すように、その長手方向がバラスト道床６の延長方向に直交するようバラスト道床６上に並べて設置されている。なお、図１（ｂ）では２つのまくらぎ７のみを図示している。
【００２２】
また、レール８は、複数のまくらぎ７の上面にバラスト道床６の延長方向に沿って締結されており、一対のレール８が平行に配置されている。
［支柱３１の直下地盤における振動レベル測定試験の説明］
次に、支柱３１の直下地盤２００における振動レベル測定試験について、図２を参照して説明する。なお、図２は、列車荷重によって高架橋１の支柱３１の直下地盤２００に発生した振動数（Ｈｚ）と加速度（ｇａｌ）との関係を示した説明図である。本出願人は、板材５を施工した高架橋１を列車が通過する場合を想定し、板材５の施工前における支柱３１の直下地盤２００に発生する振動レベルと、板材５の施工後における支柱３１の直下地盤２００に発生する振動レベルとを測定する試験を行った。その結果、図２に例示するように、板材５の施工前には約７．８ｇａｌ（図中のグラフ「Standard」参照）であった振動数２０Ｈｚにおける加速度値が、板材５の施工後には約２．０ｇａｌ（図中のグラフ「Watashi3」参照）に低下した。よって、本実施形態の高架橋１では、東海道新幹線の沿線地盤において卓越していた振動数２０Ｈｚ成分が板材５の施工前に比べて大幅に低減されたことが分かる。
【００２３】
［効果］
このように第一実施形態の高架橋１によれば、板材５が、炭素繊維複合材製の板材であり、片持梁３４とレール８、まくらぎ７およびバラスト道床６との間に位置するとともに、隣接する単位高架橋３の片持梁３４に掛け渡されているので、列車１００が通過する際に片持梁３４が跳ね上がって上方へ移動するのを板材５が次のように防止する。すなわち、列車１００が通過した際には、列車１００の荷重によってレール８、まくらぎ７およびバラスト道床６の順に下方へ押され、その押されたバラスト道床６によって板材５が下方に押される。このように板材５が下方に押されると、下方に押された板材５が単位高架橋３の片持梁３４と圧着して高架橋１の延長方向にずれにくくなる。つまり、板材５と片持梁３４それぞれとが圧着して一体となり、あたかも一つの両持梁のような状態となる。すると、これら板材５と片持梁３４とが、列車１００の通過に伴って発生する上下方向の振動を受け止め、片持梁３４が跳ね上がる際に発生する振動を抑制する。この際、従来のような補強工による振動対策を施した高架橋において抑制することが困難だった２０Ｈｚ前後の振動周波数の振動を抑制することができる。
【００２４】
また、第一実施形態の高架橋１によれば、例えば隣接する単位高架橋３の片持梁３４同士を結合させることや、単位高架橋３の片持梁３４を、隣接する高架橋３の支柱３１に取り付けた補強工によって支持することなどの高架橋３の片持梁３４に関する各種振動対策を行わないために各単位高架橋３には穿孔や切削などの加工を施す必要がなく、従来の高架橋３の片持梁３４に関する各種振動対策のように高架橋３に悪影響を及ぼす可能性がなく、経年劣化のおそれがない。したがって、定期的にメンテナンスをしなくても、その防振効果を維持できる防振構造とすることができる。
【００２５】
また、第一実施形態の高架橋１によれば、上述のようにバラスト道床６、まくらぎ７およびレール８に対する振動対策ではないため、バラスト道床６などに対して実施している日常のメンテナンス作業に支障をきたすことがない。
【００２６】
また、第一実施形態の高架橋１によれば、板材５が片持梁３４とバラスト道床６との間に位置するので、上述のような補強工による単位高架橋３の片持梁３４に関する各種振動対策によって単位高架橋３下の空間が利用されている場合でも実施することができる。
【００２７】
また、第一実施形態の高架橋１によれば、炭素繊維複合材製の板材である板材５が、隣接する単位高架橋３の片持梁３４に掛け渡され、隣接する片持梁３４の一方に固定されている。このことにより、列車１００の通過時以外の場合には、板材５が単位高架橋３の片持梁３４に密着しないため、隣接する単位高架橋３の片持梁３４同士は一体とはならず、温度変化等によって片持梁３に伸縮が発生しても片持梁３４や板材５に残留応力が発生することがないので、高架橋１に悪影響を及ぼす可能性がない。
【００２８】
また、板材５が、隣接する片持梁３４の一方に固定されているので、上述のような跳ね上がりを防止する効果を維持しながら、板材５が振動によってずれるのを防ぐことができる。
【００２９】
［他の実施形態］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、以下のような様々な態様にて実施することが可能である。
【００３０】
（１）上記実施形態では、隣接する単位高架橋３の片持梁３４に掛け渡され、隣接する片持梁３４の一方に板材５の一部５ａが固定されているが、これには限られず、図３（ｂ）に例示するように、板材１５１を隣接する片持梁３４には固定せず、係止部材１５２によって板材１５１が移動しないよう構成してもよい。
【００３１】
（２）また、上記実施形態では、板材５が１枚の板材として構成されているが、これには限られず、図３(ｃ)に例示するように、板材１６１を、細長く形成した板材などの複数の部材１６２を平行に並べることにより構成し、それら部材１６２の一部１６２ａを隣接する片持梁３４の一方にそれぞれ固定してもよい。この場合、すべての部材１６２の一部１６２ａを一方の片持梁３４に固定してもよい（図３(ｃ)参照）。このようにすれば、隣接する単位高架橋３に掛け渡す板材５を１枚の板として製作する場合に比べて、各部材を軽量化でき、施工が容易となる。
【００３２】
（３）また、図３(ｄ)に例示するように、板材１７１の部材１７２の一部１７２ａを一方の片持梁３４に一つおきに固定して残りの部材１６２の一部１６２ａを他方の片持梁３４に固定してもよい。このようにすれば、列車１００の通過後の残留振動を抑制するとともに、残留振動を早期に減衰させることができる。
【００３３】
（４）上記実施形態によれば、板材５が、炭素繊維複合材製の板材であるが、これには限られず、「片持梁３４を構成する材料と同等以上の剛性を有する材料」であれば他の材料にでもよい。一例を挙げると、鉄筋コンクリートや鉄などである。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】（ａ）は第一実施形態の高架橋を示す概略説明図（１）であり、（ｂ）は第一実施形態の高架橋を示す概略説明図（２）であり、（ｃ）は第一実施形態の板材を示す説明図である。
【図２】列車荷重によって高架橋の支柱の直下地盤に発生した振動数（Ｈｚ）と加速度（ｇａｌ）との関係を示した説明図である。
【図３】(ａ)は第一実施形態の板材が隣接する単位高架橋の片持梁に掛け渡されている様子を示す説明図であり、(ｂ)は他の実施形態の板材が隣接する単位高架橋の片持梁に掛け渡されている様子を示す説明図（１）であり、（ｃ)は他の実施形態の板材が隣接する単位高架橋の片持梁に掛け渡されている様子を示す説明図（２）であり、(ｄ)は他の実施形態の板材が隣接する単位高架橋の片持梁に掛け渡されている様子を示す説明図（３）である。
【符号の説明】
【００３５】
１…高架橋、３…単位高架橋、４…路盤、５，１５１，１６１，１７１…板材、５ａ，１５２ａ，１６２ａ，１７２ａ…板材の一部、６…バラスト道床、７…まくらぎ、８…レール、３１…支柱、３２…梁、３４…片持梁、１００…列車、１５２…係止部材、１６２，１７２…板材を構成する部材、２００…直下地盤
【図１】
2006083616.tif 000003
【図２】
2006083616.tif 000004
【図３】
2006083616.tif 000005